TomTom使用Moldex3D诊断导航车架变形问题 成功提升良率

 

客户简介
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TomTom是导航解决方案供货商,以创新、高质量、容易使用,以及物超所值的产品著称。其完整的产品线包括TomTom GO系列、TomTom ONE系列,以及TomTom RIDER系列。TomTom亦自行研发导航软件─TomTom NAVIGATOR,已广泛被PDA及智能型手机应用。TomTom产品已推展至全欧洲、北美洲、中美洲及亚洲的市场,藉由各地杰出经销团队与网站,成功销售至25个国家。
(来源: http://www.tomtom.com )

大纲

大型联结车卫星导航车架的前盖,为了要满足组装及外观需求,必须要克服产品变形问题。在原始设计中,变形量已达2.3mm,远超过标准规格0.3mm以内的范围(图一)。TomTom利用Moldex3D模流分析软件,仿真多项设计变更的翘曲结果,成功选出最佳设计方案,满足产品尺寸要求。

挑战

  • 试模结果发现严重的产品变形
  • 产品接缝超过规格可容忍范围(须<0.3mm)
图一 产品变形导致接缝达2.3mm,超过标准规格

解决方案

TomTom利用Moldex3D eDesign和纤维配向模块进行翘曲变形问题诊断,模拟多项设计变更的温度、压力降及机械性质,成功优化产品设计,改善变形问题。

效益

  • 产品接缝大幅缩小,由原本的2.3mm缩小至0.25mm
  • 减少了3次的试模
  • 良率由55%提高至92%
  • 节省USD$20,000的成本,并缩短6周的研发时间

案例研究

本案例的产品是大型联结车卫星导航车架,主要功能为支撑导航仪器。为了改善严重的翘曲问题,TomTom利用Moldex3D eDesign模拟原始设计的成型条件,发现在原始设计中,产品组装的接合处有2.3mm的缝隙,超过了标准规格(须<0.3mm)。从Moldex3D模流分析结果(图二)可看出产品边缘有严重的翘曲。图二的虚线呈现其变形趋势,此现象会导致组装困难及外观瑕疵,也会直接影响产品的功能。

此外,透过Moldex3D仿真分析显示(图三),原始设计有剧烈的压力降,是导致产品变形的主因;另一项因素则是不均匀的热分布。因此接下来将以这两项因素作为设计变更的主要考虑,确保产品能兼顾美观和质量。

tomtom-solved-deformation-issue-of-a-navigation-system-part-through-moldex3d-2图二 原始设计的CAD模型(左)及模流分析结果(右)
tomtom-solved-deformation-issue-of-a-navigation-system-part-through-moldex3d-3图三 原始设计的浇口压力(左)与产品中央区域的积热(右)模拟结果

TomTom共考虑了产品积热、结构强度和压力降三项因素,共进行了六种设计变更,详细内容如表一所示。

考虑的变形因素

设计变更

变更内容

目标

积热

设变A

在积热区域增加冷却水路

提高冷却效率,并减少模温差异

结构强度

设变B

在结构较弱处增加肋条

加强结构较弱区域,以维持产品形状

压力降

设变C

改变浇口位置及数量

改善流动平衡并减少压力降,使压力分布较均匀

设变D

增加壁厚0.3mm

提高保压效率及熔胶穿透压力,以达到均匀的体积收缩

设变E

缩短流道长度

缩短流动路径,以提高保压压力,使体积收缩较均匀

设变F

将冷流道改为热流道

缩短流道长度(手法同设变E)

表一 六种设计变更

表二为原始设计及上述六种设变的压力降和翘曲模拟结果比较。结果显示,设变C、D、E、F对减少翘曲的效果较为显著,因此TomTom结合这四种设计变更,做出最佳设计。图四为最佳设计与产品CAD模型的比较,可看出最佳设计的压力已达到最小(31.25MPa),形状偏移情况也最轻微。

设计

压力降(MPa)

侧面曲线翘曲情形(与CAD模型相比)(%)

原始设计

138.33

31

设变A

138.28

30

设变B

137.31

28.2

设变C

88.26

15.71

设变D

86.58

14.32

设变E

73.21

17.26

设变F

52.17

8.59

表二 原始设计及六种设变的压力降和翘曲模拟结果
tomtom-solved-deformation-issue-of-a-navigation-system-part-through-moldex3d-4图四 最佳设计的侧面曲线偏移情形

经过以上的修正后,TomTom以Moldex3D eDesign模拟原始设计和最佳设计的翘曲情形。分析结果显示,最佳设计的接缝则已缩小到可接受的范围,翘曲问题也大幅改善。TomTom透过实际试模进行验证,并发现试模结果与Moldex3D模流分析结果高度相符。试模结果(图五)显示原始设计的接缝达2.3mm,最佳设计的接缝仅有0.25mm,是相当显著的优化。

图五 原始设计与最佳设计的试模结果

结果

藉由Moldex3D的分析,TomTom得以在实际生产之前,就清楚了解造成翘曲的各种因子及其贡献度,并整合其中有效因子作优化分析,获得最佳翘曲变形改善率,,最后进行实际设变修模后,成功改善产品翘曲,无须再使用整形治具,提升良率至92%。


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